Родился 4 апреля 1922 года в деревне Ваталино ныне Вологодского района Вологодской области в семье крестьянина. Русский. Окончил 9 классов школы №21 в Вологде.
В Красной Армии с 1941 года. Окончил Новосибирскую военно-авиационную школу в 1942 году, затем в 1943 году - военно-авиационное училище разведчиков (ВАУР) в городе Давлеканово Башкирской АССР. Член ВКП(б)/КПСС с 1943 года.
В боях Великой Отечественной войны с марта 1943 года. Воевал в составе 47-го гвардейского разведывательного авиационного полка, выполнявшего задания по дальней разведке и фотосъемке в глубоком тылу врага в интересах Главного Командования Красной Армии. Летал на самолете Пе-3 со штурманом Е.П. Романовым.
За короткое время молодой пилот стал мастером дальней разведки. Только за один боевой вылет 26 августа 1943 года в районе Крустпилса и Риги он сфотографировал 82 состава, 470 автомашин, 55 самолетов, 150 танков, а в порту Риги до 25 судов разного тоннажа.
Как летчику-разведчику, Сугрину приходилось летать при любых метеорологических условиях. Но ни разу не случалось, чтобы он возвратился на аэродром, не выполнив боевого задания. В октябре 1943 года при выполнении задания по разведке района между Витебском и Оршей самолет был подбит. Летчик смог пролететь на одном моторе 270 км и посадил самолет на своем аэродроме.
К марту 1945 года командир звена гвардии старший лейтенант Сугрин совершил 108 боевых вылетов на разведку дальних тыловых объектов врага. Разведал и сфотографировал 2800 составов, груженных техникой и живой силой противника, 1500 бензоцистерн, 13 000 автомашин, 7000 повозок, 450-500 зенитных батарей, 100 самоходных орудий и танков, 35 судов разного тоннажа, на стационарных аэродромах и посадочных площадках 2000 самолетов.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 18 августа 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство гвардии старшему лейтенанту Сугрину Валентину Васильевичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда». Этим же Указом высокое звание было присвоено и штурману экипажа - старшему лейтенанту Романову.
После войны продолжал службу в ВВС. В 1955 году окончил Военно-воздушную академию. С 1976 года полковник Сугрин В.В. - в запасе.
Жил в городе Воронеже. Работал старшим инженером на радиозаводе. Скончался 5 ноября 1996 года. Похоронен в Воронеже на Коминтерновском кладбище.
Награжден орденом Ленина, 3 орденами Красного Знамени, орденами Богдана Хмельницкого 3-й степени, Отечественной войны 1-й и 2-й степеней, Красной Звезды, медалями.
В 2004 году в Воронеже, на доме где жил Герой, установлена мемориальная доска. Его имя присвоено самолету МиГ-25РБ одного из полков, наследника боевых традиций 47-го гвардейского Борисовского Краснознаменного ордена Суворова отдельного разведывательного авиационного полка.